建筑施工技術(shù)1-1土方工程.ppt

1 土方工程,主要內(nèi)容：土的分類及工程性質(zhì)、土方量計(jì)算、施工輔助工作、土方機(jī)械化施工； 學(xué)習(xí)重點(diǎn)：土的工程性質(zhì)及其對(duì)施工的影響，土壁支護(hù)與邊坡，以及降低地下水位的方法。,學(xué)習(xí)要求: 了解土的分類和現(xiàn)場(chǎng)鑒別土的種類； 掌握基坑(槽)、場(chǎng)地平整土石方工程量的計(jì)算方法； 了解土壁塌方和發(fā)生流砂現(xiàn)象的原因及防止方法； 熟悉常用土方施工機(jī)械的特點(diǎn)、性能、適用范圍及提高生產(chǎn)率的方法；,本章內(nèi)容,1.1 概述,1.2 土方與土方量計(jì)算,1.3 施工準(zhǔn)備與輔助工作,1.5 土方填筑與壓實(shí),1.4 土方機(jī)械化施工,按土開挖的難易程度將土分為：松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)硬石等八類。 松土和普通土可直接用鐵鍬開挖，或用鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)、挖土機(jī)施工； 堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土和軟石要用鎬、撬棍開挖，或預(yù)先松土，部分用爆破的方法施工； 次堅(jiān)石、堅(jiān)石和特堅(jiān)硬石一般要用爆破方法施工。,1.1 概述,1.1.1 土的分類與鑒別,土的工程分類與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法見如下表所示,續(xù)上表,1.1.2 土的工程性質(zhì),1.1.2.1 土的含水量,式中：m濕含水狀態(tài)土的質(zhì)量，kg； m干烘干后土的質(zhì)量，kg； mW 土中水的質(zhì)量，kg； mS固體顆粒的質(zhì)量，kg。,土的含水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化，對(duì)土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實(shí)程度有直接的影響。,(1.1),土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率。,1.1.2.2 土的天然密度和干密度,式中土的天然密度； m 土的總質(zhì)量； V 土的體積。,土的天然密度,在天然狀態(tài)下，單位體積土的質(zhì)量。它與土的密實(shí)程度和含水量有關(guān)。,式中d土的干密度； mS 固體顆粒質(zhì)量； V 土的體積。,在一定程度上，土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度。土的干密度愈大，表示土愈密實(shí)。土的密實(shí)程度主要通過(guò)檢驗(yàn)填方土的干密度和含水量來(lái)控制。,土的固體顆粒質(zhì)量與總體積的比值，用下式表示：,干密度,1.1.2.3 土的可松性系數(shù),土的可松性：天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，雖經(jīng)振動(dòng)夯實(shí)，仍然不能完全復(fù)原，土的這種性質(zhì)稱為土的可松性。,式中 KS、KS土的最初、最終可松性系數(shù)； V1土在天然狀態(tài)下的體積； V2土挖出后在松散狀態(tài)下的體積； V3土經(jīng)壓(夯)實(shí)后的體積。,可松性系數(shù)：,（1）土的最初可松性系數(shù)KS是計(jì)算車輛裝運(yùn)土方體積及挖土機(jī)械的主要參數(shù)； （2）土的最終可松性系數(shù)是計(jì)算填方所需挖土工程量的主要參數(shù),1.1.2.4 土的滲透性,土的滲透性：指土體被水透過(guò)的性質(zhì)。土的滲透性用滲透系數(shù)表示。 滲透系數(shù)：,表示單位時(shí)間內(nèi)水穿透土層的能力，以m/d表示；它同土的顆粒級(jí)配、密實(shí)程度等有關(guān)，是人工降低地下水位及選擇各類井點(diǎn)的主要參數(shù)。,土的滲透系數(shù)參考表,1.2 土 方 計(jì) 算,1.2.1 基坑與基槽土方量計(jì)算,基坑土方量可按立體幾何中擬柱體(由兩個(gè)平行的平面作底的一種多面體)體積公式計(jì)算。,式中 H 基坑深度； A1、A2基坑上、下底的面積； A0 基坑中截面的面積。,基槽土方量計(jì)算可沿長(zhǎng)度方向分段計(jì)算：,式中V1第一段的土方量； L1 第一段的長(zhǎng)度。,將各段土方量相加即得總土方量：,1.2.2 場(chǎng)地平整土方計(jì)算,對(duì)于在地形起伏的山區(qū)、丘陵地帶修建較大廠房、體育場(chǎng)、車站等占地廣闊工程的平整場(chǎng)地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，將自然地面改造平整為場(chǎng)地設(shè)計(jì)要求的平面。 場(chǎng)地挖填土方量計(jì)算有方格網(wǎng)法和橫截面法兩種。橫截面法是將要計(jì)算的場(chǎng)地劃分成若干橫截面后，用橫截面計(jì)算公式逐段計(jì)算，最后將逐段計(jì)算結(jié)果匯總。橫截面法計(jì)算精度較低，可用于地形起伏變化較大地區(qū)。對(duì)于地形較平坦地區(qū)，一般采用方格網(wǎng)法。,方格網(wǎng)法計(jì)算場(chǎng)地平整土方量 (1) 讀識(shí)方格網(wǎng)圖 方格網(wǎng)圖由設(shè)計(jì)單位(一般在1/500的地形圖上)將場(chǎng)地劃分為邊長(zhǎng)a=1040m的若干方格，與測(cè)量的縱橫坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)，在各方格角點(diǎn)規(guī)定的位置上標(biāo)注角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高(H)和設(shè)計(jì)標(biāo)高(Hn)，如圖所示。,(2)計(jì)算場(chǎng)地各個(gè)角點(diǎn)的施工高度 施工高度為角點(diǎn)設(shè)計(jì)地面標(biāo)高與自然地面標(biāo)高之差，是以角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為基準(zhǔn)的挖方或填方的施工高度。各方格角點(diǎn)的施工高度按下式計(jì)算：,式中 hn角點(diǎn)施工高度即填挖高度(以“+”為填，“-”為 挖)； n 方格的角點(diǎn)編號(hào)(自然數(shù)列1，2，3，n)。,（1.9）,(3) 計(jì)算“零點(diǎn)”位置，確定零線 方格邊線一端施工高程為“+”，若另一端為“-”，則沿其邊線必然有一不挖不填的點(diǎn)，即為“零點(diǎn)”。,零點(diǎn)位置按下式計(jì)算：,式中 x1、x2角點(diǎn)至零點(diǎn)的距離； h1、h2相鄰兩角點(diǎn)的施工高度(均用絕對(duì)值)； a方格網(wǎng)的邊長(zhǎng)。,（1.10）,(4) 計(jì)算方格土方工程量 按方格底面積圖形和表1.1所列計(jì)算公式，逐格計(jì)算每個(gè)方格內(nèi)的挖方量或填方量。 (5) 邊坡土方量計(jì)算 場(chǎng)地的挖方區(qū)和填方區(qū)的邊沿都需要做成邊坡，以保證挖方土壁和填方區(qū)的穩(wěn)定。邊坡的土方量可以劃分成兩種近似的幾何形體進(jìn)行計(jì)算，一種為三角棱錐體(圖1.6中、)，另一種為三角棱柱體(圖1.6中)。,表1.1 常用方格網(wǎng)點(diǎn)計(jì)算公式,A三角棱錐體邊坡體積,式中 l1邊坡的長(zhǎng)度； A1邊坡的端面積； h2角點(diǎn)的挖土高度； m邊坡的坡度系數(shù)，m=寬/高。,(1.11),B三角棱柱體邊坡體積,兩端橫斷面面積相差很大的情況下，邊坡體積,式中l(wèi)4邊坡的長(zhǎng)度； A1、A2、A0邊坡兩端及中部橫斷面面積。,(1.12),(1.13),【例1.1】某建筑場(chǎng)地方格網(wǎng)如圖1.7所示，方格邊長(zhǎng)為20m20m，填方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為1.0，挖方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為0.5，試用公式法計(jì)算挖方和填方的總土方量。,【解】 (1) 根據(jù)所給方格網(wǎng)各角點(diǎn)的地面設(shè)計(jì)標(biāo)高和自然標(biāo)高，計(jì)算結(jié)果列于圖1.8中。 由公式1.9得： h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19 h3=251.38-250.85=0.53 h4=251.32-250.60=0.72 h5=251.56-251.90=-0.34h6=251.50-251.60=-0.10 h7=251.44-251.28=0.16 h8=251.38-250.95=0.43 h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=-0.44 h11=251.50-251.70 =-0.20 h12=251.46-251.40=0.06,(2) 計(jì)算零點(diǎn)位置。從圖1.8中可知，15、26、67、711、1112五條方格邊兩端的施工高度符號(hào)不同，說(shuō)明此方格邊上有零點(diǎn)存在。 由公式1.10 求得： 15線 x1=4.55(m) 26線 x1=13.10(m) 67線 x1=7.69(m) 711線 x1=8.89(m) 1112線 x1=15.38(m),將各零點(diǎn)標(biāo)于圖上，并將相鄰的零點(diǎn)連接起來(lái)，即得零線位置，如圖1.8。 (3) 計(jì)算方格土方量。方格、底面為正方形，土方量為：V(+)=202/4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3) V(-)=202/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3) 方格底面為兩個(gè)梯形，土方量為： V(+)=20/8(4.55+13.10)(0.10+0.19)=12.80(m3) V(-)=20/8(15.45+6.90)(0.34+0.10)=24.59(m3),方格、底面為三邊形和五邊形，土方量為： V(+)=65.73 (m3) V(-)=0.88 (m3) V(+)=2.92 (m3) V(-)=51.10 (m3) V(+)=40.89 (m3) V(-)=5.70 (m3) 方格網(wǎng)總填方量： V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3) 方格網(wǎng)總挖方量： V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26 (m3),(4) 邊坡土方量計(jì)算。如圖1.9，、按三角棱柱體計(jì)算外，其余均按三角棱錐體計(jì)算， 依式 1.11、1.12 可得： V(+)=0.003 (m3) V(+)=V(+)=0.0001 (m3) V(+)=5.22 (m3) V(+)=V(+)=0.06 (m3) V(+)=7.93 (m3),V(+)=V(+)=0.01 (m3) V=0.01 (m3) V11=2.03 (m3) V12=V13=0.02 (m3) V14=3.18 (m3) 邊坡總填方量： V(+)=0.003+0.0001+5.22+20.06+7.93+20.01+0.01 =13.29(m3) 邊坡總挖方量： V(-)=2.03+20.02+3.18=5.25 (m3),1.2.3 土方調(diào)配,土方調(diào)配是土方工程施工組織設(shè)計(jì)(土方規(guī)劃)中的一個(gè)重要內(nèi)容，在平整場(chǎng)地土方工程量計(jì)算完成后進(jìn)行。編制土方調(diào)配方案應(yīng)根據(jù)地形及地理?xiàng)l件，把挖方區(qū)和填方區(qū)劃分成若干個(gè)調(diào)配區(qū)，計(jì)算各調(diào)配區(qū)的土方量，并計(jì)算每對(duì)挖、填方區(qū)之間的平均運(yùn)距(即挖方區(qū)重心至填方區(qū)重心的距離)，確定挖方各調(diào)配區(qū)的土方調(diào)配方案，應(yīng)使土方總運(yùn)輸量最小或土方運(yùn)輸費(fèi)用最少，而且便于施工，從而可以縮短工期、降低成本。,土方調(diào)配的原則： （1）